JP3535772B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式、静
電記録方式等によって像担持体上に形成された静電潜像
を現像して可視画像を形成する複写機、プリンタ、記録
画像表示装置、ファクシミリ等の画像形成装置に関す
る。 【０００２】特に、像担持体の帯電装置が、帯電磁性キ
ャリア粒子を磁気拘束して構成させた磁気ブラシ部を有
する磁気ブラシ帯電部材の磁気ブラシ部を像担持体に当
接させ、帯電バイアスを該磁気ブラシ帯電部材に印加す
ることで該像担持体の帯電を行う磁気ブラシ帯電装置で
あり、現像装置が、トナー粒子と現像磁性キャリア粒子
から成る二成分現像剤を用いた現像装置である画像形成
装置に関する。 【０００３】 【従来の技術】（Ａ）現像装置 一般に、電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置が
具備する現像装置（現像器）には、トナー粒子と現像磁
性キャリア粒子（以下、現像キャリアと称す）を主成分
とした二成分現像剤が用いられている。特に、電子写真
方式によりフルカラーやマルチカラー画像を形成するカ
ラー画像形成装置には、画像の色味などの観点から、殆
どの現像装置が二成分現像剤を使用している。 【０００４】周知のように、この二成分現像剤のトナー
濃度（即ち、現像キャリア粒子及びトナー粒子の合計重
量に対するトナー重量の割合）は画像品質を安定化させ
る上で極めて重要な要素になっている。現像剤中のトナ
ー粒子は現像時に消費され、現像剤のトナー濃度は変化
する。このため、現像剤濃度制御装置（ＡＴＲ）を使用
して適時現像剤のトナー濃度を正確に検出し、その変化
に応じてトナー補給を行ない、トナー濃度を常に一定に
制御し（Ｔ／Ｄ比制御）、画像の品位を保持する必要が
ある。 【０００５】このように現像により現像装置の現像容器
内の現像剤濃度が変化するのを補正するために、即ち、
現像剤に補給するトナー量を制御するために、現像容器
中の現像剤のトナー濃度の検知及び濃度制御装置は従来
さまざまな方式の物が提案され実用化されている。 【０００６】例えば、（ａ）現像剤担持体（一般に現像
スリーブが用いられる場合が多いので以下の説明は「現
像スリーブ」と称す）、あるいは現像容器の現像剤搬送
経路に近接し、現像スリーブ上に搬送された現像剤ある
いは現像容器内の現像剤に光を当てたときの反射率がト
ナー濃度により異なることを利用してトナー濃度を検知
し制御する現像剤濃度制御装置、あるいは（ｂ）現像装
置の側壁に磁性の現像キャリアと非磁性のトナー粒子の
混合比率による見かけの透磁率を検知して電気信号に変
換するインダクタンスヘッド（センサー）を設置し、こ
のインダクタンスヘッドからの検出信号によって現像容
器内の現像剤の実際のトナー濃度を検知し、基準値との
比較によりトナーを補給するようにしたインダクタンス
検知方式の現像剤濃度制御装置が使用されている。 【０００７】また、（ｃ）像担持体（一般に感光体ドラ
ムが用いられる場合が多いので以下の説明では「感光体
ドラム」と称す）上に形成したパッチ画像濃度を、その
表面に対向した位置に設けた光源及びその反射光を受け
るセンサーにより読みとり、アナログーデジタル変換器
でデジタル信号に変換した後ＣＰＵに送り、ＣＰＵで初
期設定値と比較し、初期設定値より濃度が高い場合、初
期設定値に戻るまでトナー補給が停止され、初期設定値
より濃度が低い場合、初期設定値に戻るまで強制的にト
ナーが補給され、その結果トナー濃度が間接的に所望の
値に維持される方式などがある。 【０００８】しかし、上記（ａ）の現像スリーブ上に搬
送された現像剤あるいは現像容器内の現像剤に光を当て
たときの反射率からトナー濃度を検知する方式は、トナ
ー飛散等により検知手段が汚れてまった場合に正確にト
ナー濃度を検知できない等の問題がある。また（ｃ）の
パッチ画像濃度から間接的にトナー濃度を制御する方式
は、複写機、或いは画像形成装置の小型化に伴い、パッ
チ画像を形成するスペースや検知手段を設置するスペー
スが確保できない等の問題があるこれに対し、（ｂ）の
インダクタンス検知方式は、センサー単体のコストも安
価な事に加え、上記のようなスペースの問題、トナー飛
散による汚れの問題の影響を受けないため、低コスト、
小スペースの複写機、或いは画像形成装置において、最
適なトナー濃度検知方式といえる。 【０００９】上記インダクタンス検知方式の現像剤濃度
制御装置（インダクタンス検知方式ＡＴＲ）は、例えば
現像剤の見かけの透磁率が大きいと検知された場合、一
定体積内で現像剤中の現像キャリアが占める割合が多く
なりトナー濃度が低くなったことを意味するのでトナー
補給を開始する、逆に見かけの透磁率が小さくなった場
合、一定体積内で現像剤中の現像キャリアが占める割合
が少なくなりトナー濃度が高くなったことを意味するの
でトナー補給を停止する、というような制御に基づきト
ナー濃度を制御することになる。 【００１０】（Ｂ）磁気ブラシ帯電装置 また、電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置が具
備する電子写真感光体・静電記録誘電体などの像担持体
の帯電処理手段としては、一般にコロナ帯電器が使用さ
れてきた。 【００１１】近年は、低オゾン・低電力等の利点を有す
ることから、接触帯電装置、即ち被帯電体に電圧を印加
した帯電部材を当接させて被帯電体の帯電を行う方式の
装置の実用化がなされてきている。特に、帯電部材とし
て導電ローラを用いたローラ帯電方式の装置が帯電の安
定性という点から好ましく用いられている。 【００１２】しかし、上述のローラ帯電方式では、帯電
が帯電部材から被帯電体への放電により行われるため、
環境の変化による帯電ローラおよび電子写真感光体の電
気抵抗の変動により感光体の表面電位も変動する。 【００１３】そこで、最近、環境変動の少ない帯電方式
として、導電性の接触帯電部材（帯電ファーブラシ、帯
電磁気ブラシ、帯電ローラ等）に電圧を印加し、トラッ
プ準位となる導電粉（ＳｎＯ₂ 等）を分散させた電荷注
入層を表面に持つ感光体に感光体電位と同極の電荷を注
入して接触帯電を行う方法が開示されている。 【００１４】この注入帯電方式は、環境依存性が少ない
だけでなく、放電を用いないため、印加電圧は感光体電
位と同程度で充分であり、また感光体の寿命を縮めるオ
ゾンを発生しない利点がある。 【００１５】また、放電を用いた接触帯電では被帯電体
に所望の帯電電位Ｖｓを得るために、その所望の帯電電
位Ｖｓに放電開始電圧Ｖｔｈ（接触帯電部材に直流電圧
を印加して被帯電体の帯電が開始するときの接触帯電部
材の印加電圧）を上乗せした直流バイアスＶｓ＋Ｖｔｈ
を帯電部材に印加する必要があるが、電荷注入帯電では
帯電部材に印加した直流バイアスとほぼ同じ帯電電位Ｖ
ｓが得られるため、帯電用の電源のコストダウンも可能
になる。 【００１６】このような電荷注入方式の場合の接触帯電
部材としては、帯電、接触の安定性などの点から、磁気
ブラシ帯電部材やファーブラシ帯電部材が好ましく用い
られる。 【００１７】磁気ブラシ帯電部材は、給電電極を兼ねる
担持体に磁気拘束して形成保持させた導電性で磁性を有
する帯電磁性キャリア粒子（以下、帯電キャリアと称
す）の磁気ブラシ部を有し、該磁気ブラシを被帯電体に
接触させ、担持体に給電するものである。 【００１８】より具体的には、帯電キャリアを直接マグ
ネット、あるいはマグネットを内包するスリーブ上に磁
気ブラシとして磁気的に拘束させて保持させ、該磁気ブ
ラシ帯電部材を停止あるいは回転させながら磁気ブラシ
部を被帯電体に接触させ、かつ電圧を印加する事によっ
て被帯電体を帯電処理するものである。 【００１９】ファーブラシ帯電部材は、給電電極を兼ね
る担持体に担持させた導電性繊維のブラシ部（ファーブ
ラシ部）を有し、該導電性繊維ブラシ部を被帯電体に接
触させ、担持体に給電するものである。 【００２０】磁気ブラシ帯電部材とファーブラシ帯電部
材との対比においては、ファーブラシ帯電部材は、長期
使用、長期放置による毛倒れが生じた場合に帯電性が悪
化してしまい、また帯電の均一性がブラシ径の制約等か
ら不均一になりやすいのに対し、磁気ブラシ帯電部材で
はそのような現象は起きず、均一で安定した帯電を行う
ことが可能となる。 【００２１】（Ｃ）クリーナーレスシステム また、最近は、転写方式の画像形成装置について、装置
の小型化、簡易化、あるいはエコロジーの観点から廃ト
ナーを出さないなどの目的で、磁気ブラシ帯電装置で感
光体ドラム上に残留した転写残トナーを現像装置でいっ
たん回収するクリーナーレスシステムが実用化されてい
る。 【００２２】これはトナーが磁気ブラシの帯電キャリア
との接触により感光体電位と同極の電荷を付与さている
と、印加電圧と感光体表面電位間の電位差△Ｖによって
生じる電界で、磁気ブラシに混入のトナーは磁気ブラシ
中から感光体表面に吐き出される。感光体上に吐き出さ
れたトナーは、再び現像装置によって回収される。 【００２３】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
磁気ブラシ帯電部材を用いた磁気ブラシ帯電装置におけ
る問題点として、磁気ブラシを構成している帯電キャリ
アの像担持体表面への付着、流出が起こることがある。
それが現像装置に回収されると、インダクタンス検知方
式センサーを用いた現像装置では、画像的には特に問題
ない微量の帯電キャリア付着であっても、コピー枚数が
大量になるにつれ、現像装置内に蓄積されることで、二
成分現像剤の現像キャリアと帯電キャリアの透磁率が異
なる場合に現像剤全体の見かけの透磁率が変化し、イン
ダクタンス検知方式センサーによるトナー濃度制御に誤
差が生じることがある。 【００２４】つまり、帯電キャリアの透磁率が現像キャ
リアの透磁率より大きい場合は、現像容器中の現像剤の
トナー濃度は一定なのに、帯電キャリアが現像剤中に混
入すると現像剤の平均透磁率は大きいとインダクタンス
検知センサーには検知され、これは一定体積内で現像剤
中のキャリア粒子が占める割合が多くなりトナー濃度が
低くなったことを意味するので、トナー補給を開始して
しまい、適正なトナー濃度より高い濃度制御をしてしま
う。 【００２５】逆に、帯電キャリアの透磁率が現像キャリ
アの透磁率より小さい場合は、帯電キャリアが現像剤中
に混入すると、現像剤の平均透磁率は小さいとインダク
タンス検知センサーに検知され、これは一定体積内で現
像剤中のキャリアが占める割合が少なくなりトナー濃度
が高くなったことを意味するので、トナー補給を停止し
てしまい、適正なトナー濃度より低い濃度制御をしてし
まう。 【００２６】上記前者の場合は、トナー過補給により画
像濃度が濃くなる問題や、トナー量増加に伴い現像剤量
が増加し、現像剤が現像容器から溢れてしまう問題、あ
るいは現像剤中のトナー比率の増加に伴うトナー帯電量
低下によりトナー飛散等の問題を引き起こす。また後者
の場合は、現像剤中のトナー量減少による画像劣化、画
像濃度薄、或いはトナー帯電量増加による画像濃度薄等
の問題を引き起こす。 【００２７】また、上記の問題は特に画像形成動作、す
なわちコピー枚数が多くなっていくに従いその影響が増
大する可能性がある。 【００２８】さらに、本発明者等の検討によれば、帯電
キャリアの感光体ドラムヘの付着は特に低湿環境下、厳
密には空気中の絶対水分量が少ないほど付着量が増加す
ることがわかっている。これは以下のように説明でき
る。 【００２９】本来、磁気ブラシによる注入帯電は、図１
６のモデル図に示すように、磁気ブラシ帯電装置の帯電
スリーブ２０１上に担持した帯電キャリア２０２からな
る磁気ブラシを感光体ドラム２００に接触させて帯電さ
せる画像形成装置において、抵抗ＲとコンデンサＣの直
列回路と等価であると見ることができる。帯電キャリア
２０２による注入帯電での理想的な帯電プロセスでは、
感光体ドラム２００表面のある点が帯電キャリア２０２
と接触している時間（帯電ニップ部Ｎの幅×感光体ドラ
ム２００の周速）にコンデンサＣが充電され、感光体ド
ラム２００の表面電位が印加電圧とほぼ同電位になる。 【００３０】従って、感光体ドラムに対する帯電キャリ
アの付着は、物理的な付着や、遠心力によるキャリア飛
散などを除いて、電位差からくる付着はないはずであ
る。ところが低湿環境下においては、帯電キャリア及び
感光体ドラムは共に抵抗が高くなっており、帯電キャリ
アによる感光体ドラムヘの電荷の注入効率が低下するた
めに、帯電装置に印加したバイアスよりも感光体ドラム
表面の帯電電位が低下してしまう。そのために帯電キャ
リアで構成される磁気ブラシの先端部と感光体ドラム表
面の間に電位差がつき、帯電キャリアが感光体ドラムに
付着すると考えられる。 【００３１】特に、磁気ブラシ帯電部材（注入帯電器）
で転写残トナーを回収するクリーナーレスシステムの場
合においては、磁気ブラシにトナーが混入し、その電気
抵抗は次第に大きくなっていく。そのため、帯電ニップ
通過中に十分な電荷の移動が行われず、帯電ニップ通過
後の感光体表面電位は印加電圧より小さくなってしまう
（感光体表面電位と印加電圧との電位差を△Ｖ）。感光
体電位の低下は、表面電位を検知する手段がなく現像バ
イアスをコントロールする手段がない場合において、現
像で非画像部へのトナー付着、いわゆるカブリを引き起
こし、また△Ｖが大きい場合は磁気ブラシの帯電キャリ
アが感光体表面に付着し、磁気ブラシ部から流出し、帯
電不良を起こしてしまうと同時に流出した帯電キャリア
が現像装置で回収されてしまうい易い。 【００３２】そこで本発明は、磁気ブラシ接触帯電方式
・二成分現像方式の画像形成装置について、磁気ブラシ
帯電装置側の帯電キャリアが現像装置側の二成分現像剤
に混入しても、現像装置のインダクタンス検知センサー
のトナ一濃度制御に生じる誤差を可及的に小さくするこ
とを目的とする。 【００３３】 【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする磁気ブラシ接触帯電方式・二成分現像方式の画
像形成装置である。 【００３４】（１）帯電用磁性キャリアより構成された
磁気ブラシにて像担持体を接触帯電する帯電手段と、帯
電後の前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光
手段と、前記像担持体上の静電潜像を非磁性トナー及び
透磁率が前記帯電用磁性キャリアと異なる現像用磁性キ
ャリアより構成された現像剤の磁気ブラシにて現像する
現像手段と、を有する画像形成装置において、前記現像
手段内のトナー濃度を検知するため現像剤の透磁率に対
応した情報を出力する磁気センサと、前記磁気センサの
出力を基準値と比較することで前記現像手段へ補給する
トナー量を制御する制御手段と、雰囲気環境を検知する
環境センサと、前記環境センサの出力に基づいた前記現
像手段への前記帯電用磁性キャリアの混入量に応じて前
記基準値を補正する補正手段と、を有することを特徴と
する画像形成装置。 【００３５】 【００３６】 【００３７】 【００３８】 【００３９】 【００４０】 【００４１】 【００４２】 【００４３】 【００４４】 【００４５】 【００４６】 【００４７】 【００４８】〈作 用〉 本発明によれば、磁気ブラシ帯電に用いている帯電キャ
リアが、画像形成動作が繰り返されることで、像担持体
への帯電キャリア付着等により現像装置内へ持ち運ばれ
て二成分現像剤に混入して蓄積される場合において、環
境（温湿度）の相違により現像装置内への混入割合に相
違が生じ、その結果帯電キャリアと現像キャリアの透磁
率の相違により最適なトナー濃度である現像剤全体の平
均透磁率が変化する割合が温湿度の相違で異なっても、
現像手段へ補給するトナー量を制御する制御手段におい
て磁気センサの出力を比較する基準値を雰囲気環境を検
知する環境センサの出力に基づいた前記現像手段への前
記帯電用磁性キャリアの混入量に応じて補正手段で補正
することで、様々な環境下において画像形成動作が繰り
返されていっても、常にトナー補給が適切に行われるた
め、より誤差の少ないトナー濃度制御（Ｔ／Ｄ比制御）
が可能となる。すなわち、帯電用磁性キャリアの現像手
段への混入割合が環境に応じて変動することがあっても
トナー補給量を適性化することができる。 【００４９】 【発明の実施の形態】〈実施例１〉 （１）画像形成装置例（図１） 図１は画像形成装置例の概略構成図である。本実施例の
画像形成装置は、転写式電子写真プロセス、磁気ブラシ
帯電方式、二成分現像方式、クリーナーレスプロセスの
レーザービームプリンタである。 【００５０】１は像担持体としての回転ドラム型の電子
写真感光体（感光体ドラム）である。本実施例の感光体
ドラム１は負帯電性・電荷注入帯電性のＯＰＣ感光体
（有機光導電性感光体）であり、矢示の時計方向に１５
０ｍｍ／ｓｅｃ．のプロセススピード（周速度）で回転
駆動される。 【００５１】２は感光体ドラム１の面を所定の極性・電
位に一様に帯電処理する接触帯電装置としての磁気ブラ
シ帯電装置（帯電器）である。回転する感光体ドラム１
の面はこの磁気ブラシ帯電装置２によりほぼ−７００Ｖ
に電荷注入帯電方式で一様に帯電処理される。 【００５２】３は画像情報書き込み手段としてのレーザ
ービームスキャナーである。このレーザービームスキャ
ナー３は、半導体レーザー、ポリゴンミラー、Ｆ−θレ
ンズ等を有してなり、ＣＣＤ等の光電変換素子を有する
原稿読み取り装置、電子計算機、ワードプロセッサー等
の不図示のホスト装置から入力する目的の画像情報の時
系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザ
ー光Ｌを射出して、回転感光体ドラム１の一様帯電処理
面をレーザー光走査露光する。このレーザー光走査露光
により回転感光体ドラム１の周面に目的の画像情報に対
応した静電潜像が形成される。 【００５３】４は、非磁性トナーと、磁性キャリアを混
合した現像剤による二成分接触現像方式の現像装置（現
像器）であり、回転感光体ドラム１面の静電潜像をトナ
ー画像として反転現像する。 【００５４】５は感光体ドラム１の下側に配設した転写
装置であり、本実施例の該転写装置は転写ベルトタイプ
である。５ａは無端状の転写ベルト（例えば、膜厚７５
μｍのポリイミドのベルト）であり、駆動ローラ５ｂと
従動ローラ５ｃ間に懸回張設されていて、感光体ドラム
１の回転方向に順方向に感光体ドラム１の回転周速度と
ほぼ同じ周速度で回動される。５ｄは転写ベルト５１の
内側に配設した導電性ブレードであり、転写ベルト５ａ
の上行側ベルト部分を感光体ドラム１の下面部分に加圧
して転写部位としての転写ニップ部Ｔを形成させてい
る。 【００５５】６は給紙カセットであり、紙などの転写材
Ｐを積載収納させてある。給紙ローラ６１の駆動により
給紙カセット６内に積載収納の転写材Ｐが１枚分離給紙
され、搬送ローラ６２等を含むシートパス６３を通って
所定の制御タイミングにて回転感光体ドラム１と転写装
置５の転写ベルト５ａとの間の転写ニップ部Ｔに給送さ
れる。 【００５６】転写ニップ部Ｔに給送された転写材Ｐは回
転感光体ドラム１と転写ベルト５ａの間を挟持搬送さ
れ、その間、導電性ブレード５ｄに転写バイアス印加電
源Ｅ３から所定の転写バイアスが印加されて、転写材Ｐ
の裏面からトナーと逆極性の帯電がなされる。これによ
り、転写ニップ部Ｔを通る転写材Ｐの表面側に回転感光
体ドラム１面側のトナー画像が順次に静電転写されてい
く。 【００５７】転写ニップ部Ｔを通ってトナー画像の転写
を受けた転写材Ｐは回転感光体ドラム１面から順次に分
離されてシートパス６４を通って定着装置（例えば熱ロ
ーラ定着装置）７に導入されてトナー画像の定着処理を
受けてプリントアウトされる。 【００５８】本実施例のプリンタはクリーナーレスプロ
セスであり、転写ニップ部Ｔで転写材Ｐに転写されずに
回転感光体ドラム１の表面に残ったトナーを除去する専
用のクリーナーは配設していないが、転写残トナーは引
き続く感光体ドラム１の回転で、感光体ドラム１に接触
している導電性ブラシ８の位置を通って磁気ブラシ帯電
装置２の位置に至り、感光体ドラム１に接触している磁
気ブラシ帯電部材２１の磁気ブラシ部に一時的に回収さ
れ、その回収トナーが再び感光体ドラム１面に吐き出さ
れて最終的に現像装置４に現像同時クリーニングで回収
され、感光体ドラム１は繰り返して作像に供される。 【００５９】導電性ブラシ８は転写残トナーを除電また
は逆帯電させて磁気ブラシ帯電部材２１での回収効率を
向上させるものであり、電源Ｅ４から、ＡＣバイアス、
帯電と逆極性のＤＣバイアス、またはＡＣを重畳した帯
電と逆極性のＤＣバイアスを印加してある。 【００６０】現像同時クリーニングとは、転写後に感光
体上に若干残留したトナーを次工程以後の現像時にかぶ
り取りバイアス（現像手段に印加する直流電圧と感光体
の表面電位間の電位差であるかぶり取り電位差Ｖback）
によって回収する方法である。この方法によれば、転写
残トナーは現像手段に回収されて次工程以後用いられて
いるため、廃トナーをなくし、メンテンナンスに手を煩
わせることも少なくすることができる。またクリーナー
レスであることでスペース面での利点も大きく、画像形
成装置を大幅に小型化できるようになる。 【００６１】（２）感光体ドラム１（図２） 本実施例の感光体ドラム１は前述したように負帯電性・
電荷注入帯電性のＯＰＣ感光体であり、図２に層構成模
型図を示したように、φ３０ｍｍのアルミニウム製のド
ラム基体１１上に第１〜第５の機能層１２〜１６を下か
ら順に設けたものである。 【００６２】第１層１２；下引き層であり、アルミニウ
ムドラム基体１１の欠陥などをならすため、またレーザ
ー露光の反射によるモアレの発生を防止するために設け
られている厚さ約２０μｍの導電層である。 【００６３】第２層１３；正電荷注入防止層であり、ア
ルミニウムドラム基体１１から注入された正電荷が感光
体表面に帯電された負電荷を打ち消すのを防止する役割
を果たし、アミラン樹脂とメトキシメチル化ナイロンに
よって１０⁶ Ω・ｃｍ程度に抵抗調整された厚さ約１μ
ｍの中抵抗層である。 【００６４】第３層１４；電荷発生層であり、ジスアゾ
系の顔料を樹脂に分散した厚さ約０．３μｍの層であ
り、レーザー露光を受けることによって正負の電荷対を
発生する。 【００６５】第４層１５；電荷輸送層であり、ポリカー
ボネイト樹脂にヒドラゾンを分散したものであり、Ｐ型
半導体である。従って、感光体表面に帯電された負電荷
はこの層を移動することはできず、電荷発生層１４で発
生した正電荷のみを感光体表面に輸送することができ
る。 【００６６】第５層１６；電荷注入層であり、バインダ
ーとしての光硬化性のアクリル樹脂に光透過性の導電フ
ィラーであるアンチモンをドーピングして低抵抗化（導
電化）した粒径０．０３μｍの酸化錫ＳｎＯ₂ の超微粒
子１７を樹脂に対して７０重量パーセント分散した材料
の厚さ約３μｍの塗工層である。この電荷注入層１６の
電気抵抗値は、充分な帯電性と画像流れを起こさない条
件である１×１０¹⁰〜１×１０¹⁴Ω・ｃｍである必要が
ある。本実施例では表面抵抗が１×１０¹¹Ω・ｃｍの感
光体ドラムを用いた。 【００６７】（３）磁気ブラシ帯電装置２（図３） 図３は磁気ブラシ帯電装置２の拡大横断面模型図であ
る。本実施例の磁気ブラシ帯電装置２は、大きく分け
て、磁気ブラシ帯電部材２１、該磁気ブラシ帯電部材２
１と帯電キャリア（帯電磁性キャリア）ｃａを収容させ
た容器（ハウジング）２５、磁気ブラシ層厚規制ブレー
ド２６、磁気ブラシ帯電部材２１に対する帯電バイアス
印加電源Ｅ１等からなる。 【００６８】磁気ブラシ帯電部材２１は本実施例のもの
はスリーブ回転タイプであり、マグネットロール（磁
石）２２と、このマグネットロールに外嵌させた非磁性
ステンレス製スリーブ（電極スリーブ、導電スリーブ、
帯電スリーブなどと称される）２３と、該スリーブ２３
の外周面にスリーブ内部のマグネットロール２２の磁気
力で磁気拘束させて形成保持させた帯電キャリアｃａの
磁気ブラシ部２４からなる。 【００６９】マグネットロール２２は非回転の固定部材
であり、スリーブ２３はこのマグネットロール２２の外
回りを矢示の時計方向に不図示の駆動系により所定の周
速度、本実施例では２２５ｍｍ／ｓｅｃ．の周速で回転
駆動される。またスリーブ２３は感光体ドラム１に対し
てスペーサコロ等の手段で５００μｍ程度の隙間を保た
せて対向させて配設してある。 【００７０】磁気ブラシ層厚規制ブレード２６は容器２
５に取り付けた非磁性ステンレス製ブレードであり、ス
リーブ２３表面とのギャップが９００μｍになるように
配置されている。 【００７１】容器２５内の帯電キャリアｃａはその一部
がスリーブ２３の外周面にスリーブ内部のマグネットロ
ール２２の磁気力で磁気拘束されて磁気ブラシ部２４と
して保持される。磁気ブラシ部２４はスリーブ２３の回
転駆動に伴い、スリーブ２３と一緒にスリーブ２３と同
方向に回転する。このとき磁気ブラシ部２４の層厚はブ
レード２６により均一厚さに規制される。そしてその磁
気ブラシ部２４の規制層厚はスリーブ２３と感光体ドラ
ム１との対向隙間部の間隔より大きいから、磁気ブラシ
部２４はスリーブ２３と感光体ドラム１との対向部にお
いて感光体ドラム１に対して所定幅のニップ部を形成し
て接触する。この接触ニップ部が帯電ニップ部Ｎであ
る。従って、回転感光体ドラム１は帯電ニップ部Ｎにお
いて磁気ブラシ帯電部材２１のスリーブ２３の回転に伴
ない回転する磁気ブラシ部２４で摺擦される。この場
合、帯電ニップ部Ｎにおいて感光体ドラム１の移動方向
と磁気ブラシ部２４の移動方向は逆方向となり、相対移
動速度は速くなる。 【００７２】スリーブ２３と磁気ブラシ層厚規制ブレー
ド２６には電源Ｅ１から所定の帯電バイアスが印加され
る。 【００７３】而して、感光体ドラム１が回転駆動され、
磁気ブラシ帯電部材２１のスリーブ２３が回転駆動さ
れ、電源Ｅ１から所定の帯電バイアスが印加されること
で、回転感光体ドラム１の周面が本実施例の場合は電荷
注入帯電方式で所定の極性・電位に一様に接触帯電処理
される。 【００７４】スリーブ２３内に固定配置されているマグ
ネットロール２２は、スリーブ２３と感光体ドラム１の
最近接位置ｇから感光体ドラム回転方向上流側１０°の
位置に約９００Ｇの磁極（主極）Ｎ１を配置してある。 【００７５】この主極Ｎ１は、スリーブ２３と感光体ド
ラム１の最近接位置ｇとの角度θを感光体ドラム回転方
向上流側２０°から下流側１０°の範囲に入るようにす
ることが望ましく、上流側１５°〜０°であればさらに
良い。それより下流だと主極Ｎ１位置に帯電キャリアｃ
ａが引きつけられ、帯電ニップ部Ｎの感光体ドラム回転
方向下流側に帯電キャリアｃａの滞留が発生しやすくな
り、また上流すぎると、帯電ニップ部Ｎを通過した帯電
キャリアｃａの搬送性が悪くなり、滞留が発生しやすく
なる。 【００７６】また、帯電ニップ部Ｎに磁極がない場合に
は、帯電キャリアｃａに働くスリーブ２３への拘束力が
弱くなり、帯電キャリアｃａが感光体ドラム１に付着し
やすくなるのは明らかである。 【００７７】ここで述べている帯電ニップ部Ｎは、帯電
時に磁気ブラシ部２４の帯電キャリアｃａが感光体ドラ
ム１と接触している領域を示す。 【００７８】帯電バイアスは電源Ｅ１によってスリーブ
２３と規制ブレード２６に印加される。本実施例ではＤ
Ｃ成分にＡＣ成分が重畳しているバイアスを用いてい
る。 【００７９】帯電ニップ部Ｎにおける、磁気ブラシ帯電
部材２１の磁気ブラシ部２４による感光体ドラム１面の
摺擦と、磁気ブラシ帯電部材２１への帯電バイアスの印
加により、磁気ブラシ部２４を構成している帯電キャリ
アｃａから電荷が感光体ドラム１上に与えられ、感光体
ドラム１面が所定の極性・電位に一様に接触帯電され
る。本例の場合は前述したように感光体ドラム１はその
表面に電荷注入層１６を具備させたものであるから、電
荷注入帯電により感光体ドラム１の帯電処理がなされ
る。即ち、感光体ドラム１面が帯電バイアスＤＣ＋ＡＣ
のＤＣ成分に対応した電位に帯電される。スリーブ２３
は回転速度が速いほど帯電均一性が良好になる傾向にあ
る。 【００８０】帯電バイアスＤＣ＋ＡＣにおいて、ＤＣ成
分は必要とされる感光体ドラム１の表面電位と同値、本
実施例では−７００Ｖとした。 【００８１】画像形成時（作像時）におけるＡＣ成分
は、そのピーク間電圧Ｖｐｐは、１００Ｖ以上２０００
Ｖ以下、特に３００Ｖ以上１２００Ｖ以下が好ましい。
ピーク間電圧Ｖｐｐがそれ以下では、帯電均一性、電位
の立ち上がり性向上の効果が薄く、それ以上では、帯電
キャリアｃａの滞留や感光体ドラムへの付着が悪化す
る。 【００８２】周波数は１００Ｈｚ以上５０００Ｈｚ以
下、特に５００Ｈｚ以上２０００Ｈｚ以下が好ましい。
それ以下では、帯電キャリアｃａの感光体ドラムへの付
着悪化や、帯電均一性、電位の立ち上がり性向上の効果
が薄くなり、それ以上でも帯電均一性、電位の立ち上が
り性向上の効果が得られにくくなる。 【００８３】ＡＣ成分の波形は矩形波、三角波、ｓｉｎ
波などがよい。 【００８４】磁気ブラシ部２４を構成させる帯電キャリ
アｃａは、本実施例では、燒結した強磁性体（フェライ
ト）を還元処理したものを用いたが、他に樹脂と強磁性
体粉を混練して粒子状に整形したもの、もしくはこれに
抵抗値調節のために導電性カーボン等を混ぜたものや、
表面処理を行ったものも同様に用いることができる。 【００８５】磁気ブラシ部２４の帯電キャリアｃａは感
光体ドラム表面のトラップ順位に電荷を良好に注入する
役割と、感光体ドラム上に生じたピンホールなどの欠陥
に帯電電流が集中してしまうことに起因して生じる帯電
部材及び感光体ドラムの通電破壊を防止する役割を兼ね
備えていなければならない。 【００８６】従って、磁気ブラシ帯電部材２１の抵抗値
は１×１０⁴ Ω〜１×１０⁹ Ωであることが好ましく、
特には１×１０⁴ Ω〜１×１０⁷ Ωであることが好まし
い。磁気ブラシ帯電部材２１の抵抗値が１×１０⁴ Ω未
満ではピンホールリークが生じやすくなる傾向があり、
１×１０⁹ Ωを越えると良好な電荷の注入がしにくくな
る傾向にある。また、抵抗値を上記範囲内に制御するた
めには、帯電キャリアｃａの体積抵抗値は１×１０⁴ Ω
・ｃｍ〜１×１０⁹ Ω・ｃｍであることが好ましく、特
には１×１０⁴ Ω・ｃｍ〜１×１０⁷ ・ｃｍであること
が好ましい。 【００８７】帯電キャリアｃａの体積抵抗値は図４に示
す要領で測定した。すなわち、セル１００に帯電キャリ
アｃａを充填し、該充填帯電キャリアｃａに接するよう
に主電極１０１及び上部電極１０２を配し、該電極１０
１・１０２間に定電圧電源Ｅ５から電圧を印加し、その
とき流れる電流を電流計１０３で測定することにより求
めた。１０４は絶縁物、１０５は電圧計、１０６はガイ
ドリングを示す。 【００８８】その測定条件は、２３℃、６５％の環境
で、充填帯電キャリアｃａのセルとの接触面積Ｓ＝２ｃ
ｍ² 、厚みｄ＝１ｍｍ、上部電極１０２の荷重１０ｋ
ｇ、印加電圧１００Ｖである。 【００８９】帯電キャリアｃａの平均粒径及び粒度分布
測定におけるピークは５〜１００μｍの範囲にあること
が、粒子表面の汚染による帯電劣化防止の観点から好ま
しい。帯電キャリアｃａの平均粒径は、水平方向最大弦
長で示し、測定法は顕微鏡法により磁性粒子３００個以
上をランダムに選び、その径を実測して算術平均をと
る。 【００９０】本実施例で用いた帯電キャリアｃａの透磁
率は２７０ｅｍｕ／ｃｍ² であり、磁気ブラシ帯電部材
２１の抵抗値は１×１０⁶ Ω・ｃｍであり、帯電バイア
スのＤＣ成分として−７００Ｖを印加することで、感光
体ドラム１の表面電位も−７００Ｖとなった。 【００９１】（４）現像装置４（図５） 図５は現像装置４の拡大模型図である。現像装置４は感
光体ドラム１に対向して配置されており、その内部は垂
直方向に延在する隔壁４１によって第１室（現像室）４
２と第２室（攪拌室）４３とに区画されている。 【００９２】第１室４２には矢印の時計方向に回転する
現像剤担持体としての非磁性の現像スリーブ４４が配置
されており、この現像スリーブ４４内にマグネット４５
が固定配置されている。 【００９３】現像スリーブ４４はブレード４６によって
層厚規制された、現像キャリア（磁性現像キャリア）ｃ
ｂと非磁性トナーｔを含む二成分現像剤４７の層を担持
搬送し、感光体ドラム１と対向する現像領域ｍで現像剤
を感光体ドラム１に供給して静電潜像をトナー画像とし
て現像する。本実施例では反転現像である。 【００９４】現像効率、即ち潜橡へのトナーの付与率を
向上させるために、現像スリーブ４４には電源Ｅ２から
直流電圧ＤＣを交流電圧ＡＣに重畳した現像バイアス電
圧が印加されている。 【００９５】第１室４２及び第２室４３にはそれぞれ現
像剤攪拌スクリュー４８及び４９が配置されている。ス
クリュー４８は第１室４２中の二成分現像剤４７（ｃｂ
＋ｔ）を攪拌搬送し、また、スクリュー４９は、後述す
るトナー補給槽５０（図１）のトナー排出口５１から搬
送スクリュー５２の回転によって供給されたトナーｔと
既に現像装置内にある現像剤４７とを攪拌搬送し、トナ
ー濃度を均一化する。 【００９６】隔壁４１には図５おける手前側と奥側の端
部において第１室４２と第２室４３とを相互に連通させ
る現像剤通路（図示せず）が形成されており、上記スク
リュー４８・４９の搬送力により、現像によってトナー
が消費されてトナー濃度の低下した第１室４２内の現像
剤４７が一方の通路から第２室４３内へ移動し、第２室
４３内でトナー濃度の回復した現像剤４７が他方の通路
から第１室４２内へ移動するように構成されている。 【００９７】本実施例では、静電潜像の現像により現像
装置内の現像剤濃度（トナー濃度）が変化するのを補正
するために、即ち、現像装置４に補給するトナー量を制
御するために、現像装置４の第１室（現像室）４２の底
壁にインダクタンスヘッド（インダクタンス検知センサ
ー）５３が設置され、このインダクタンスヘッド５３か
らの検出信号によって現像装置４内の現像剤４７のトナ
ー濃度、より具体的には第１室４２内の現像剤４７の実
際のトナー濃度を検知し、基準値との比較によりトナー
を補給するようにしたインダクタンス検知方式ＡＴＲが
設けられている。 【００９８】ａ）二成分現像剤４７ ．トナー粒子ｔ：トナー粒子は、特に限定されるもの
ではなく、例えば球形重合トナーで、その製法は重合法
のモノマーに着色剤及び荷電制御剤を添加したモノマー
組成物を水系の媒体中で懸濁し重合させることで球形状
のトナー粒子を得た。この方法は安価に球形状のトナー
を作製するには好適である。また従来多く用いられてい
る粉砕法で作製したトナーを使用してもかまわない。 【００９９】．現像キャリアｃｂ：現像キャリアは、
低磁化キャリアが用いられており、上記球形重合トナー
ｔとの組み合わせで高画質化が達成される。 【０１００】本発明者らの実験によると、現像剤担持体
（現像スリーブ４４）と像担持体（感光体ドラム１）と
の距離（以下、Ｓ−Ｄｇａｐと称す）が３００〜１００
０μｍ、単位面積当たりの現像剤担持体上の現像剤量
（以下、Ｍ／Ｓと称す）が２０〜５０ｍｇ／ｃｍ² 、ト
ナーｔと現像キャリアの混合量比（Ｔ／Ｄ比）が５〜１
２％の範囲内では、現像キャリアｃｂの磁化の強さは、
磁場１キロエルステッドにおける磁化の強さ（σ１００
０）が２００ｅｍｕ／ｃｍ³ 以下、好ましくは１４０ｅ
ｍｕ／ｃｍ³ 以下であれば、隣り合う磁気ブラシの磁気
的な相互作用が低磁化量のために小さく、その結果、磁
気ブラシの穂が緻密にかつ短くなることにより、磁気ブ
ラシが潜像上のトナー付着面をソフトにはくので、現像
トナーがかき取られる、いわゆるスキャベンジングを防
ぎ、画像として解像度の高いものを提供できる。本実施
例では現像キャリアｃｂの磁化の強さ（σ１０００）は
１３５ｅｍｕ／ｃｍ³ である。 【０１０１】なお、上記した磁化特性は理研電子（株）
製の振動磁場型磁気特性自動記録装置ＢＨＶ−３０を用
いて測定した。キャリア粉体の磁気特性値は１キロエル
ステッドの外部磁場を作り、その時の磁化の強さを求め
る。キャリアは円筒状のプラスチック容器に十分密にな
るようなパッキングした状態に作製する。この状態で磁
化モーメントを測定し、試料を入れたときの実際の重量
を測定して、磁化の強さ（ｅｍｕ／ｇ）を求める。つい
で、キャリア粒子の真比重を乾式自動密度計アキュピッ
ク１３３０（島津製作所（株）社製）により求め、磁化
の強さ（ｅｍｕ／ｇ）に真比重をかけることで、単位体
積あたりの磁化の強さ（ｅｍｕ／ｃｍ³）を求めた。 【０１０２】本実施例で用いている、磁気ブラシ帯電装
置の帯電キャリアｃａ及び二成分現像装置の現像キャリ
アｃｂはともに軟磁性体であり、１キロエルステッド程
度の磁場中までは磁化の強さは磁場の増加と共に線形的
に増加する。 【０１０３】従って透磁率は、図６に示す傾きｔａｎ
α、ｔａｎβに比例することになる。帯電キャリアｃａ
は現像キャリアｃｂと比較して磁化の強さ（σ１００
０）がほぼ２倍なので、透磁率も２倍になる。このこと
から同じトナー濃度であっても透磁率の異なる磁性キャ
リアであった場合、インダクタンス検知センサーの検知
出力信号は異なるものとなることがわかる。 【０１０４】ｂ）インダクタンス検知方式ＡＴＲ 上述したように、二成分現像剤４７は磁性の現像キャリ
アｃｂと非磁性のトナーｔを主成分としており、現像剤
４７のトナー濃度（現像キャリア粒子及びトナー粒子の
合計重量に対するトナー粒子重量の割合）が変化する
と、現像キャリアｃｂとトナーｔの混合比率による見か
けの透磁率が変化する。 【０１０５】この見かけの透磁率をインダクタンスヘッ
ド５３によって検知して電気信号に変換すると、図７に
示すように、この電気信号はトナー濃度に応じてほぼ直
線的に変化する。即ち、インダクタンスヘッド５３から
の出力電気信号は現像装置内の二成分現像剤４７の実際
のトナー濃度に対応する。 【０１０６】このインダクタンスヘッド５３からの出力
電気信号の処理を図８を用いて説明する。 【０１０７】インダクタンスヘッド５３からの出力電気
信号を比較器５４の一方の入力に供給する。この比較器
５４の他方の入力には基準電圧信号源５５から、現像剤
４７の規定のトナー濃度（初期設定値におけるトナー濃
度）における見かけの透磁率に対応する基準電気信号が
入力されている。従って、比較器５４は規定トナー濃度
と現像装置内の実際のトナー濃度とを比較することにな
るので、両人力信号の比較結果として、比較器５４の検
出信号はＣＰＵ５６に供給される。 【０１０８】ＣＰＵ５６は、比較器５４からの検出信号
に基づいて、次回のトナー補給時間を補正するように制
御する。 【０１０９】例えば、インダクタンスヘッド５３によっ
て検出された現像剤４７の実際のトナー濃度が規定値よ
りも小である場合には、つまり、トナーが補給不足であ
る場合には、ＣＰＵ５６は不足分のトナーを現像装置４
に補給するようにトナー補給槽５０の搬送スクリュー５
２を作動させる。即ち、比較器５４からの検出信号に基
づいて、不足分のトナーを現像装置４に補給するに要す
るスクリュー回転時間を算出し、モータ駆動回路５７を
制御してその時間だけモータＭを回転駆動し、不足分の
トナーを現像装置４に補給する。 【０１１０】また、インダクタンスヘッド５３によって
検出された現像剤４７の実際のトナー濃度が規定値より
も大である場合には、つまり、トナーが過剰補給である
場合には、ＣＰＵ５６は比較器５４からの検出信号に基
づいて現像剤中の過剰トナー量を算出する。そして、そ
の後の原稿による画像形成に際しては、この過剰トナー
量が無くなるようにトナーを補給させるか、或は過剰ト
ナー量が消費されるまでトナーを補給せずに画像を形成
させ、即ち、トナー無補給で画像を形成して過剰トナー
量を消費させ、過剰トナー量が消費されたらトナー補給
動作を前述の通り行なわせる等の制御を行なう。 【０１１１】次に、図９のフローチャートを参照して上
記インダクタンス検知方式ＡＴＲの動作についてさらに
説明する。 【０１１２】ブロック（ステップ）Ｓ５０１で画像形成
装置をスタートさせると、ブロックＳ５０２でトナー濃
度検出がスタートする。 【０１１３】ブロックＳ５０３にてインダクタンスヘッ
ド５３からの検出電圧信号ａを比較器５４に入力し、ブ
ロックＳ５０４で比較器５４にて基準電圧信号源５５に
よる基準電圧信号ｂと比較され、ブロックＳ５０５にて
その検出信号差（ａ−ｂ）をＣＰＵ５６に送る。 【０１１４】ブロックＳ５０６ではＣＰＵ５６において
（ａ−ｂ）＞０かどうかを判断し、トナー濃度が基準値
より低い場合（ＹＥＳ）、ブロックＳ５０７でトナー補
給時間が決定される。 【０１１５】ブロックＳ５０８でコピー動作が開始され
た後、ブロックＳ５０９でブロックＳ５０７で決定され
たトナー補給時間だけ像間でトナー補給が行われ、スタ
ートに戻る。 【０１１６】また、ブロックＳ５０６でトナー濃度が基
準値より高い場合（ＮＯ）、ブロックＳ５１０のコピー
動作が開始され、トナーが補給されないでスタートに戻
る。 【０１１７】なお、トナー濃度検出のタイミングはコピ
ー動作再開直前でも、コピー動作中でも構わない。例え
ば、画像形成装置動作１枚目はコピー動作再開直前、そ
れ以後はコピー動作中に検出しても構わない。 【０１１８】また本実施例に用いているインダクタンス
検知方式ＡＴＲにおいては、最適なトナー濃度（本実施
例では６％である。この値より高すぎるとトナーの飛散
等が生じ、低すぎると画像濃度が薄くなる等の問題が生
じることがある。）における検出信号の基準値を２．５
Ｖになるように調整しており、基準値よりセンサー５３
の検出信号が大きければ（例えば３．０Ｖ）トナーを補
給し、センサー５３の検出信号が小さければ（例えば
２．０Ｖ）トナー補給を停止することになっているが、
本発明は当然上記の信号処理に限定されるものではな
く、回路の構成を変更して基準値が２．５Ｖ以外の値で
あってもよく、またトナー濃度が最適値より低いときセ
ンサー５３の基準値よりセンサー５３の検出信号が小さ
くなるようにし、トナー濃度が最適値より高い時センサ
ー５３の検出信号が大きくなるようにしても構わない。 【０１１９】ｃ）検出信号基準値補正手段 さて上記のような構成においては、前記の［発明が解決
しようとする課題］の項で述べたように、磁気ブラシ帯
電装置２における問題点として、磁気ブラシ帯電部材２
１の磁気ブラシ部２４を構成している帯電キャリアｃａ
の感光体ドラム１表面への付着・流出が起こることがあ
る。これが二成分現像装置４に回収されると、インダク
タンス検知方式センサー５３を用いた現像装置４では、
画像的には特に問題ない微量の帯電キャリア付着であっ
ても、コピー枚数が大量になるにつれ、その回収帯電キ
ャリアｃａが現像装置４内に蓄積されることで、現像キ
ャリアｃｂと帯電キャリアｃａの透磁率が異なる場合に
現像剤全体の見かけの透磁率が変化し、インダクタンス
検知方式センサー５３によるトナー濃度制御に誤差が生
じることがある。 【０１２０】例えば、図１０の（ｂ）に示すように、現
像剤の最適なトナー濃度６％においてはインダクタンス
ヘッド５３からの検出信号の初期値は２．５Ｖに設定さ
れている。しかし、画像形成動作が繰り返されるにつれ
て現像装置４内に帯電キャリアｃａが徐々に蓄積されて
くると、帯電キャリアｃａの透磁率が現像キャリアｃｂ
の透磁率より大きい場合は、現像剤４７の見かけの透磁
率は図１０の（ａ）の点線（ｉ）のように徐々に大きく
なっていき、帯電キャリアｃａの透磁率が現像キャリア
ｃｂの透磁率より小さい場合は点線(ii)のように徐々に
小さくなっていくことになる。 【０１２１】従って、もしトナー濃度が初期の６％に制
御されているとすると、その出力は、帯電キャリアｃａ
の透磁率が現像キャリアｃｂの透磁率よりも大きい場合
は図１０の（ｂ）の点線（ｉ）のように徐々に大きくな
っていき、帯電キャリアｃａの透磁率が現像キャリアｃ
ｂの透磁率よりも小さい場合は点線(ii)のように徐々に
小さくなっていくことになる。 【０１２２】しかし実際はインダクタンス検知センサー
５３ではあくまでも初期の基準値２．５Ｖになるように
（図１０の（ｂ）の(iii) ）トナー補給がなされる結
果、図１０の（ｃ）に示すように、帯電キャリアｃａの
透磁率が現像キャリアｃｂの透磁率よりも大きい場合は
図１０の（ｃ）の点線（ｉ）のようにトナー濃度は徐々
に高くなってしまい、帯電キャリアｃａの透磁率が現像
キャリアｃｂの透磁率よりも小さい場合は図１０の
（ｃ）の点線(ii)のようにトナー濃度が徐々に低くなっ
てしまうことになる。 【０１２３】上記では、帯電キャリアｃａの透磁率が現
像キャリアｃｂの透磁率より大きい場合と小さい場合の
それぞれについてその現象を述べたが、以下には本実施
例に用いているように、帯電キャリアｃａの透磁率が現
像キャリアｃｂの透磁率より大きい場合（約２倍）につ
いて、より具体的にのべることにする。ただし本発明は
帯電キャリアｃａの透磁率が現像キャリアｃｂの透磁率
より大きい場合に限定されるものではなく、当然両者の
透磁率が異なれば適用することが可能である。 【０１２４】本発明者らの検討では、本実施例に示した
画像形成装置は、温湿度の異なる環境において画像形成
動作を５００００回繰り返すと、帯電キャリアｃａの現
像装置４への混入量は、その温湿度により異なることが
分かっている。具体的には図１１に示すように、低湿に
なるほど、厳密には空気中の絶対水分量が少ないほど帯
電キャリアｃａや感光体ドラム１の抵抗が高くなるた
め、前記に示した理由により帯電キャリアｃａの感光体
ドラム１への付着及び現像装置４の二成分現像剤４７へ
の混入が増加することになる。 【０１２５】例えば、２５℃／５０％の環境において、
帯電キャリアｃａの現像装置４への混入量は約１０ｇ／
５００００回程度であった。そこで最適なトナー濃度に
設定し、その時のインダクタンス検知センサー５３の検
出信号を２．５Ｖに設定した場合に、その現像剤４７に
強制的に帯電キャリアｃａを１０ｇを混入させると、現
像剤４７の見かけの透磁率が大きくなるので、初期の最
適なトナー濃度を維持した場合のインダクタンス検知セ
ンサー５３の検出信号は初期の基準値２．５Ｖから３．
０Ｖへ０．５Ｖ上昇してしまっていた。 【０１２６】従って、実際は検出信号が２．５Ｖになる
ようにトナー補給がなされるため、結果的にトナー補給
が過剰に行われ、本画像形成装置に用いたインダクタン
ス検知センサー５３の感度は０．５Ｖ／％（図７）なの
で、画像形成動作を５００００回繰り返した結果、最終
的にはトナー濃度が最適なトナー濃度６％から１％ずれ
てしまい、７％に制御されてしまった。 【０１２７】また同様に、２３℃／５％の環境において
帯電キャリアｃａの現像装置４への混入量は約２０ｇ程
度であった。そこで最適なトナー濃度に設定し、その時
のインダクタンス検知センサー５３の検出信号を２．５
Ｖに設定した場合に、その現像剤４７に強制的に帯電キ
ャリアｃａを２０ｇを混入させると、現像剤４７の見か
けの透磁率が大きくなるので、初期の最適なトナー濃度
を維持した場合のインダクタンス検知センサー５３の検
出信号は初期の基準値２．５Ｖから３．５Ｖへ１．０Ｖ
上昇してしまっていた。 【０１２８】従って、実際は検出信号が２．５Ｖになる
ようにトナー補給がなされるため、結果的にトナー補給
が過剰に行われ、本画像形成装置に用いたインダクタン
ス検知センサー５３の感度は０．５Ｖ／％（図７）なの
で、画像形成動作を５００００回繰り返した結果、最終
的にはトナー濃度が最適なトナー濃度６％から２％ずれ
てしまい、８％に制御されてしまった。 【０１２９】そこで本実施例では、帯電キャリアｃａの
現像装置４内の現像剤４７への混入によるインダクタン
ス検知方式ＡＴＲの誤検知を補正し、画像形成動作が大
量に繰り返されても、トナー濃度を所定の値に一定に保
つような検出信号基準値補正手段と、前記検出信号補正
量が環境センサーの情報から決定されることで、上記の
欠点を除去するものである。 【０１３０】図８のブロック回路図において、５９は画
像形成装置に付属させ環境センサー（温湿度センサー）
である。 【０１３１】詳述すると次のようになる。本実施例にお
ける検出信号基準値補正手段は、インダクタンス検知セ
ンサー５３の初期の基準値を、画像形成動作をある時間
又は回数繰り返した時に検出信号の基準値を設定し直す
ようにあらかじめＣＰＵ５８（図８）に命令を設定して
おく。ＣＰＵ５８はそのタイミングになると基準電圧信
号源５５から出力させる検出信号基準値を新たに設定す
る。 【０１３２】具体的には、環境が２５℃／５０％であり
インダクタンス検知センサー５３の初期の基準値が２．
５Ｖであったものを、画像形成動作を２５０００回繰り
返した時、もし帯電キャリアｃａの混入量が画像形成動
作に比例したとするとその量は１０ｇ／５００００回な
ので、５ｇ／２５０００回となる。インダクタンス検知
センサー５３は帯電キャリアｃａが１０ｇ混入するとそ
の値は０．５Ｖ変化するので、帯電キャリアｃａが約５
ｇ混入したときはその値は０．２５Ｖ変化することにな
る。 【０１３３】したがって図９のフローチャートのブロッ
クＳ５０４における検出信号の基準値ｂを２．７５Ｖに
設定し直すように、あらかじめＣＰＵ５８に命令を設定
しておく。ＣＰＵ５８はそのタイミングになると基準電
圧信号源５５から出力させる検出信号基準値を２．７５
Ｖに設定し直す。検出信号が２．７５Ｖになるまでトナ
ー補給が停止するため、それまでに生じていたトナー濃
度の誤差が解消され、初期のトナー濃度６％に制御し直
されることになる。 【０１３４】その結果、画像形成動作を５００００回線
り返した時におけるトナー濃度は約６．５％程度と、検
出信号の補正をしない場合と比べてトナー濃度制御の誤
差を小さくすることができた（図１２の（ｃ）の
（ｉ））。 【０１３５】ところが２３℃／５％の環境においては帯
電キャリアｃａの混入量は、画像形成動作を２５０００
回繰り返した時、実験から帯電キャリアｃａの混入量は
２０ｇ／５００００回なので１０ｇ／２５０００回とな
る。帯電キャリアｃａが１０ｇ混入するとインダクタン
ス検知センサー５３の出力は０．５Ｖ誤差が生じ、その
結果トナー濃度は７％になっている。しかし画像形成装
置を２５０００回繰り返した時、環境が２５℃／５０％
の時と同様に検出信号の基準値を２．７５Ｖに設定し直
すと、検出信号が２．７５Ｖになるまでトナー補給が停
止するが、それまでに生じていたトナー濃度の誤差は帯
電キャリアｃａの１０ｇの混入量によりインダクタンス
検知センサー５３の出力変動０．５Ｖに相当する１％で
あり、０．２５Ｖの補正ではトナー濃度は６．５％と初
期のトナー濃度６％にはならず、その結果画像形成動作
を５００００回繰り返した時におけるトナー濃度は約
７．５％程度（図１２の（ｃ）の(ii)）と、所望の値か
ら大きくずれることになってしまう。 【０１３６】そこである環境における帯電キャリアｃａ
の混入量をあらかじめ予想し、その環境に対応して検出
信号の基準値の補正値を変えることで、上記のようなト
ナー濃度制御の誤差を軽減することが可能となる。上記
の２３℃／５％の環境においては画像形成動作を２５０
００回繰り返した時に検出信号の基準値を３．０Ｖに設
定し直す（図１２の（ｂ）の(iii) ）ことで、検出信号
が３．０Ｖになるまでトナー補給が停止するため、それ
までに生じていたトナー濃度の誤差が解消され、初期の
トナー濃度６％に制御し直されることになる（図１２の
（ｃ）の(iii)）。その結果、画像形成動作を５０００
０回線り返した時におけるトナー濃度は約７％程度と、
検出信号の補正を環境により変化させない場合と比べて
トナー濃度制御の誤差を小さくすることができた。 【０１３７】〈実施例２〉本実施例におけるトナー補給
制御補正手段は、図８による比較器５４の検出信号によ
るトナー補給開始・停止を決定する基準値を、画像形成
動作をある時間又は回数繰り返した時に検出信号の基準
値を設定し直すようにあらかじめＣＰＵ５６に命令を設
定しておく。ＣＰＵ５６はそのタイミングになると、比
較器５４の検出信号によるトナー補給開始・停止を決定
する基準値を新たな基準値に設定する。 【０１３８】具体的には２５℃／５０％の環境におい
て、初期のトナー補給制御基準値（ａ−ｂ）＞０を、画
像形成動作を２５０００回繰り返した時に、図９のフロ
ーチャートのブロックＳ５０６においてトナー補給制御
基準値を（ａ−ｂ）＞０．２５Ｖに設定し直すように、
あらかじめＣＰＵ５６に命令を設定しておく。 【０１３９】ＣＰＵ５６はそのタイミングになると初期
のトナー補給制御基準値（ａ−ｂ）＞０を（ａ−ｂ）＞
０．２５に設定し直す。検出信号が２．７５Ｖになるま
でトナー補給が停止するため、それまでに生じていたト
ナー濃度の誤差が解消され初期のトナー濃度６％に制御
し直されることになる。 【０１４０】その結果、画像形成動作を５００００回繰
り返した時におけるトナー濃度は約６．５％程度と、検
出信号の補正を環境により変化させない場合と比べてト
ナー濃度制御の誤差を小さくすることができた。 【０１４１】また実施例１でも述べたように環境の異な
った場合でも、上記トナー補給制御基準値の補正を各環
境に応じて変えることで、トナー濃度制御の誤差を小さ
くすることができる。 【０１４２】〈実施例３〉（図１３） 実施例１における検出信号基準値補正手段によって新た
に設定された基準値ｂ、あるいは実施例２におけるトナ
ー補給制御補正手段によって新たに設定された基準値
（ａ−ｂ）を、図１３の（ｂ）に示すように各環境ごと
に段階的に新たに設定し直すことでより精度の高いトナ
ー濃度制御が可能となった（図１３の（ｃ））。 【０１４３】〈実施例４〉（図１４） 実施例１における検出信号基準値補正手段によって新た
に設定された基準値ｂ、あるいは実施例２におけるトナ
ー補給制御補正手段によって新たに設定された基準値
（ａ−ｂ）を、図１４の（ｂ）に示すように各環境ごと
に線形的に新たに設定し直すことでより精度の高いトナ
ー濃度制御が可能となった（図１４の（ｃ））。 【０１４４】〈実施例５〉（図１５） 帯電キャリアｃａはその粒径の分布にある程度の広がり
を持っており、本発明者らの検討では微小な物から帯電
キャリア付着しやすいことが分かっている。そのような
微小帯電キャリアは特に画像形成動作の時間又は回数が
初期のうちにキャリア付着してしまい初期の現像剤４７
の見かけの透磁率の変化は大きくなるものと考えられ
る。その後帯電装置２側で微小帯電キャリアが減少して
くると現像剤４７の見かけの透磁率の変化は徐々に小さ
くなり、非線形的に変化していくことが考えられる（図
１５の（ａ））。 【０１４５】従って、実施例１における検出信号基準値
補正手段によって新たに設定された基準値ｂ、あるいは
実施例２におけるトナー補給制御補正手段によって新た
に設定された基準値（ａ−ｂ）を、図１５の（ｂ）に示
すように各環境ごとに段階的に新たに設定し直すことで
より精度の高いトナー濃度制御が可能となった（図１５
の（ｃ））。 【０１４６】次に、上記実施例において検出信号基準値
補正手段によって新たに設定された基準値をｂ、あるい
は実施例２におけるトナー補給制御補正手段によって新
たに設定された基準値（ａ−ｂ）を、どのタイミングで
新たに設定するかを決定するためにどのような制御をす
るかについて説明する。 【０１４７】帯電キャリア付着は帯電装置２及び感光体
ドラム１の動作時に起こるので、そのキャリア付着量を
知るには、主に画像形成枚数情報から制御を行えば比較
的簡単に類推することができる。 【０１４８】そこで、本発明においては、一例として検
出信号基準値補正手段によって新たに設定される基準値
ｂを、式（１）に示すように複写枚数情報をもとに決定
されることとし、例えば初期の検出信号基準値ｂが２．
５Ｖだったとすると複写が１０００枚行われるごとに検
出信号基準値を０．０１Ｖずつ大きくしていき、５００
００枚で３．０Ｖになるようにする。 【０１４９】その結果、画像形成動作の時間又は回数が
増加していっても、誤差の少ないＴ／Ｃ比制御が可能と
なる。 【０１５０】 式（１）・・・ 検出信号基準値ｂ＝２．５＋０．０１×（複写枚数／１０００） 同様にトナー補給制御補正手段によって新たに設定され
る基準値（ａ−ｂ）を、式（２）に示すように複写枚数
情報をもとに決定されることとし、例えば初期のトナー
補給制御基準値（ａ−ｂ）＞０だったとすると複写が１
０００枚行われるごとにトナー補給制御基準値を０．０
１Ｖずつ大きくしていき、５００００枚で０．５Ｖにな
るようにする。 【０１５１】その結果、画像形成動作の時間又は回数が
増加していっても、誤差の少ないＴ／Ｃ比制御が可能と
なる。 【０１５２】 式（２）・・・ トナー補給制御基準値（ａ−ｂ）＝０．０１×（複写枚数／１０００） また他の一例として、帯電キャリア付着は帯電装置２又
は感光体ドラム１が駆動しているときに起こるので、検
出信号基準値補正手段によって新たに設定される基準値
ｂを、式（３）に示すように、帯電装置２又は感光体ド
ラム１の駆動時間からの変換テーブルにより算出された
値を持ち、それをもとに徐々に初期の検出信号基準値か
ら新たに基準値を設定する。 【０１５３】このような制御方法では、前記複写枚数情
報には含まれていない、複写紙サイズの違いによる帯電
装置又は感光体ドラムの駆動時間が異なるという情報が
加味されているため、画像形成動作の時間又は回数が増
加していっても、誤差の少ないＴ／Ｃ比制御が可能とな
る。 【０１５４】 式（３）・・・ 検出信号基準値ｂ＝２．５＋０．０１×（帯電装置または感光体ドラム の駆動時間から算出された値） また同様に、トナー補給制御基準値補正手段によって新
たに設定される基準値（ａ−ｂ）を、式（４）に示すよ
うに、帯電装置２又は感光体ドラム１の駆動時間からの
変換テーブルにより算出された値を持ち、それをもとに
徐々に初期の検出信号基準値から新たに基準値を設定す
る。 【０１５５】このような制御方法では、前記複写枚数情
報には含まれていない、複写紙サイズの違いによる帯電
装置又は感光体ドラムの駆動時間が異なるという情報が
加味されているため、画像形成動作の時間又は回数が増
加していっても、誤差の少ないＴ／Ｃ比制御が可能とな
る。 【０１５６】 式（４）・・・ トナー補給制御基準値（ａ−ｂ）＝０．０１×（帯電装置または感光体 ドラムの駆動時間から算出された値） ここで、温湿度環境が変らない場所で原稿をとることは
事実上なく通常温湿度は連続的に変化する。したがって
温湿度が一定で帯電キャリアの混入量を測定したのは、
あくまでも温湿度の違いで帯電キャリアの混入量が異な
ること、及びそれが枚数におおよそ比例することを実証
し、ある温湿度における画像形成動作一回あたりの帯電
キャリアの混入量を求めるためである。 【０１５７】具体的には図１１のグラフから各温湿度に
おける画像形成動作一回あたりの帯電キャリア混入量が
求められるわけですから、２３℃／５％の環境で１００
００回、２３℃／５０％の環境で１００００回、３０℃
／８０％の環境で１００００回画像形成動作をしたとす
ると、その時点での帯電キャリア混入量は以下の式から
求められる。 【０１５８】(20/50000)×10000+(10/50000)×10000+(5
/50000)×10000=7g もちろん上記のような極端な環境変動はないとしてもあ
る温湿度環境における画像形成動作一回あたりの帯電キ
ャリア混入量を累積的にカウントしていくことで環境履
歴の問題はなくなると考えている。 【０１５９】〈その他〉 １）磁気ブラシ帯電部材は、スリーブ回転タイプに限ら
ず、マグネットロールが回転するものや、マグネットロ
ールの表面を必要に応じて給電用電極として導電性処理
して、該マグネットロールの外周面に直接に導電性磁性
粒子を磁気拘束させて磁気ブラシ部を形成させ、マグネ
ットロールを回転させる構成のもの等にすることもでき
る。回転しないタイプの磁気ブラシ帯電部材とすること
もできる。 【０１６０】２）像担持体としての感光体は表面抵抗が
１０⁹ 〜１０¹⁴Ω・ｃｍの低抵抗層を持つことが、電荷
注入帯電を実現でき、オゾンの発生防止の面から望まし
いが、上記以外の有機感光体等でもよい。即ち接触帯電
は、実施例の電荷注入帯電方式に限らず、放電現象が支
配的な接触帯電系であっても良い。 【０１６１】３）二成分現像装置は現像剤を像担持体に
対して接触させて潜像を現像する接触式がクリ-ナーレ
ス方式においては転写残トナーの現像同時回収効果を高
めるのに効果がある。また、現像剤中のトナー粒子とし
て重合トナーを用いた場合には充分な回収効果が得られ
る。現像装置は反転現像方式でも、正規現像方式でもよ
い。 【０１６２】４）ＡＣ（交番電圧、交流電圧）の波形と
しては、正弦波、矩形波、三角波等適宜使用可能であ
る。また、直流電源を周期的にオン／オフすることによ
って形成された矩形はあっても良い。このように交番電
圧の波形としては周期的にその電圧値が変化するような
バイアスが使用できる。 【０１６３】５）画像形成装置の作像プロセスは実施例
に限らず任意である。また必要に応じて他の補助プロセ
ス機器を加えてもよい。 【０１６４】静電潜像形成のための画像露光手段として
は、実施形態例の様にデジタル的な潜像を形成するレー
ザー走査露光手段に限定されるものではなく、通常のア
ナログ的な画像露光やＬＥＤなどの他の発光素子でも構
わないし、蛍光燈等の発光素子と液晶シャッター等の組
み合わせによるものなど、画像情報に対応した静電潜像
を形成できるものであるなら構わない。 【０１６５】像担持体は静電記録誘電体等であっても良
い。この場合は、該誘電体面を所定の極性・電位に一様
に一次帯電した後、除電針ヘッド、電子銃等の除電手段
で選択的に除電して目的の静電潜像を書き込み形成す
る。 【０１６６】６）像担持体からトナー画像の転写を受け
る転写材は転写ドラム等の中間転写体であってもよい。 【０１６７】７）転写手段は、実施形態例の転写ベルト
装置に限らず、コロナ放電転写、ローラ転写、ブレード
転写など任意である。 【０１６８】８）クリーナーレスではなく、像担持体面
の転写残トナーを除去する専用のクリーナーを具備させ
た画像形成装置であってもよい。 【０１６９】９）実施例の画像形成装置は白黒画像形成
（モノカラー）についてのものであるが、イエロー、マ
ゼンタ、シアン、ブラックの各色に対して感光体、帯電
装置、現像装置、露光装置を設け、各感光体上のトナー
像をベルトまたは筒状の転写材保持体の転写材に順次転
写することで、フルカラー画像を得ることができる。 【０１７０】すなわち、転写ドラムや転写ベルト等の中
間転写体などを用いて、単色画像形成ばかりでなく、多
重転写等により多色やフルカラー画像を形成する画像形
成装置にも適用できる。 【０１７１】１０）像担持体１、帯電装置２、現像装置
４等の任意のプロセス機器を画像形成装置本体に対して
一括して着脱交換自在なプロセスカートリッジ着脱式の
装置構成にすることもできる。 【０１７２】１１）像担持体としての電子写真感光体や
静電記録誘電体を回動ベルト型にし、これに帯電・静電
潜像形成・現像の工程手段により画像情報に対応したト
ナー像を形成させ、そのトナー像形成部を閲読表示部に
位置させて画像表示させ、像担持体は繰り返して表示画
像の形成に使用する画像表示装置もある。本発明におい
て画像形成装置にはこのような画像表示装置も含む。 【０１７３】１２）本発明は画像の濃淡表現をデイザ法
で行なう画像形成装置にも適用できるし、また、原稿の
コピーではなく、コンピュータ等から出力された画像情
報信号によりトナー像を形成する画像形成装置にも本発
明は適用できる。 【０１７４】転写方式でなく、直接方式の画像形成装置
であってもよい。 【０１７５】さらに、画像形成装置や制御系の構成等に
ついて必要に応じて種々の変形及び変更がなし得ること
は言うまでもない。 【０１７６】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
帯電用磁性キャリアの現像手段への混入割合が環境に応
じて変動することがあってもトナー補給量を適性化する
ことができる。 【０１７７】

【図面の簡単な説明】 【図１】 一実施例の画像形成装置の全体的構成略図 【図２】 感光体の層構成模型図 【図３】 磁気ブラシ帯電装置の構成模型図 【図４】 磁性粒子の電気抵抗値の測定装置の構成略図 【図５】 二成分現像装置の構成略図 【図６】 帯電キャリアと現像キャリアの透磁率の違い
を説明する図 【図７】 現像剤のトナー濃度の変化によってインダク
タンスヘッドからの検出信号が変化する状態を示す特性
図 【図８】 トナー補給制御系のブロック図 【図９】 トナー補給制御系の基本動作のフローチャー
ト 【図１０】 現像剤に帯電キャリアが混入、蓄積してい
った場合の、現像剤の見かけの透磁率の変化、インダク
タンス検知センサーの検出信号、現像剤のＴ／Ｄ比の関
係を簡便に表した図 【図１１】 温湿度の違いにより帯電キャリアの混入量
が異なることを示した図 【図１２】 実施例１、２における現像剤の見かけの透
磁率の変化、インダクタンス検知センサーの検出信号、
現像剤のＴ／Ｄ比の関係を簡便に表した図 【図１３】 実施例３における現像剤の見かけの透磁率
の変化、インダクタンス検知センサーの検出信号、現像
剤のＴ／Ｄ比の関係を簡便に表した図 【図１４】 実施例４における現像剤の見かけの透磁率
の変化、インダクタンス検知センサーの検出信号、現像
剤のＴ／Ｄ比の関係を簡便に表した図 【図１５】 実施例５における現像剤の見かけの透磁率
の変化、インダクタンス検知センサーの検出信号、現像
剤のＴ／Ｄ比の関係を簡便に表した図 【図１６】 磁気ブラシ帯電装置と感光体ドラム間の等
価回路を示す図 【符号の説明】 １・・感光体ドラム（像担持体）、２・・磁気ブラシ帯
電装置、３・・レーザースキャナ（画像情報書き込み手
段）、４・・二成分現像装置、５・・転写装置、６・・
給紙カセット、７・・定着装置、Ｐ・・転写材、２１・
・磁気ブラシ帯電部材、２４・・磁気ブラシ部、ｃａ・
・帯電磁性キャリア（帯電キャリア）、４４・・現像ス
リーブ、４７・・二成分現像剤、ｃｂ・・現像磁性キャ
リア（現像キャリア）、ｔ・・トナー、５０・・トナー
補給槽、５３・・インダクタンス検知センサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 志田 昌規 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−73976（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−134067（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−68849（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−109809（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 115 G03G 15/02 102 G03G 21/00 370

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 帯電用磁性キャリアより構成された磁気
   ブラシにて像担持体を接触帯電する帯電手段と、帯電後
   の前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段
   と、前記像担持体上の静電潜像を非磁性トナー及び透磁
   率が前記帯電用磁性キャリアと異なる現像用磁性キャリ
   アより構成された現像剤の磁気ブラシにて現像する現像
   手段と、を有する画像形成装置において、 前記現像手段内のトナー濃度を検知するため現像剤の透
   磁率に対応した情報を出力する磁気センサと、前記磁気
   センサの出力を基準値と比較することで前記現像手段へ
   補給するトナー量を制御する制御手段と、雰囲気環境を
   検知する環境センサと、前記環境センサの出力に基づい
   た前記現像手段への前記帯電用磁性キャリアの混入量に
   応じて前記基準値を補正する補正手段と、を有すること
   を特徴とする画像形成装置。